Czy wiesz, że…

Hitachi Astemo jest jednym z największych producentów oryginalnego wyposażenia dla pojazdów zarówno europejskich, jak i azjatyckich, a pompy wysokociśnieniowe do silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny należą do kategorii premium komponentów wytwarzanych przez japońskiego producenta?

Hitachi Astemo jest wybranym partnerem strategicznym Grupy Volkswagen w dziedzinie systemów bezpośredniego wtrysku benzyny oraz wyłącznym dostawcą wysokociśnieniowych pomp paliwowych dla Grupy Volkswagen dla silników benzynowych TSI, FSI i TFSI, a także dla innych marek premium, takich jak Lamborghini, Bentley, Daimler, Ford, Nissan?

Pompy wysokociśnieniowe mają długą historię sięgającą 1925 roku, pierwotnie opracowane dla silników lotniczych, a następnie montowane w modelach samochodów, np. Mercedes 300 SL w 1954 roku. Ze względu na wysokie koszty produkcji w tamtych czasach była to droga technologia stosowana w limitowanych seriach. Z tego powodu została ona wprowadzona do produkcji seryjnej dopiero znacznie później przez Mitsubishi w modelu Carisma GDI w 1998 roku i od tego czasu stopniowo ewoluowała.

Zaczęto od pierwszych generacji pomp o ciśnieniu 40-110 bar – Generacja I i II – a w Generacji V dochodzimy do ciśnienia 500 bar. Im wyższe ciśnienie, tym drobniejsze paliwo zostanie rozpylone do komory spalania, tym mniejsza będzie cząsteczka paliwa, tym większe prawdopodobieństwo, że szybciej znajdzie cząsteczki tlenu, dążąc w ten sposób do optymalnego spalania, możliwie pełnego, aby spełnić obowiązujące normy zanieczyszczeń EURO.

System podzielony jest na obwód niskiego i wysokiego ciśnienia. Na obwodzie niskiego ciśnienia jest zazwyczaj między 3…6 bar, po sprężeniu paliwa, w zależności od generacji pompy wysokiego ciśnienia zamontowanej w pojeździe, może być między 40-500 bar do szyny paliwowej. Dzięki zastosowaniu ubogich mieszanek, znaną zaletą systemów bezpośredniego wtrysku benzyny jest zmniejszone zużycie paliwa, a tym samym zmniejszona emisja dwutlenku węgla CO2. Technologia ta jest również stosowana w silnikach doładowanych o małej średnicy – downsizing silnika.

Przykład konfiguracji układu wtryskowego pokazano na rysunku.

Paliwo z obwodu niskiego cieśnienia dociera do komory sprężania pompy przez zawór sterujący przepływem, który kontroluje dokładną ilość, jaka ma być sprężona na jeden suw. Nadmiar powróci do przewodu powrotnego paliwa. Zawór sterujący przepływem jest zaworem elektromagnetycznym, który będzie uruchamiany przez jednostkę sterującą silnika w celu zmniejszenia ciśnienia, gdy zawór jest zamknięty i mniej paliwa dostanie się do pompy, lub w celu zwiększenia ciśnienia, gdy zawór jest otwarty i więcej paliwa dostanie się do pompy. W zależności od architektury elektrycznej producenta pojazdu zawór regulacyjny przepływu może być normalnie zamknięty lub normalnie otwarty.*.

W ogólnym przypadku zawór regulacyjny sterowany jest sygnałem PWM, charakteryzowanym przez współczynnik wypełnienia – wyrażony w procentach stosunek czasu, w którym zawór jest połączony z masą do czasu, w którym nie jest połączony z masą (np. 25%, 50%, 75%). Regulator kontroli przepływu jest w stanie ON, gdy jest podłączony do masy, OFF, gdy nie jest podłączony do masy. Jeśli nie jest podłączony do masy, na obu zaciskach regulatora kontroli przepływu znajduje się +12 V. Obsługa wentylatora regulującego przepływ jest bardziej delikatna. Jest on obsługiwany na skoku wzniosu krzywki napędu pompy wysokiego ciśnienia, na skoku kompresji, jednostka sterująca silnika potrzebuje dokładnej pozycji wałków rozrządu i wałka napędowego, informacje z czujników położenia, również sygnały ciśnienia paliwa i temperatury są wykorzystywane.

Zawór sterujący przepływem przyczynia się do zwiększenia wydajności układu wtryskowego poprzez precyzyjne sterowanie ilością wtłaczanego paliwa, zmniejszając tym samym obciążenie pompy wtryskowej i silnika. Zwykle powinien mieć mierzalne wartości oporu elektrycznego w zakresie 1-10 Ohm.*.

Pierwszym etapem pracy jest opadanie tłoka i przedostawanie się paliwa do komory sprężania. Aby kontrolować ilość paliwa, które ma być sprężone, zawór sterujący przepływem jest obsługiwany od ostatniej części suwu tłoka w dół, wlot paliwa, do pewnego punktu na suwie komory w górę, na suwie sprężania, gdy ciśnienie zostało osiągnięte, przypływ paliwa powraca do strony niskiego ciśnienia. Pulsacje hydrauliczne – spowodowane powrotem strumienia paliwa z komory sprężania do przewodu niskiego ciśnienia – są tłumione przez tłumik pulsacji. To właśnie ciśnienie w komorze sprężania powoduje przymusowe zamknięcie zaworu sterującego przepływem – jeśli jest to wersja normalnie otwarta; paliwo sprężone pod wysokim ciśnieniem trafia do listwy paliwowej.

Przed wymianą pompy, ze względu na normalne zużycie eksploatacyjne lub duże zużycie, jest konieczne sprawdzanie krzywek napędu pompy na wale rozrządu silnika. Również pośredni tłok napędowy pompy wysokiego ciśnienia, który jest elementem łączącym między wałkiem rozrządu ,a tłokiem pompy wysokiego ciśnienia, powinien zostać sprawdzony pod kątem zużycia mechanicznego. Ten tłok pośredni jest dostępny jako oddzielna część zamienna.

Artykuł sponsorowany przez Hitachi